Energetische waarde aardgas

Ariane stelde deze vraag op 21 oktober 2023 om 13:05.

 De energetische waarde van aardgas (bovenwaarde) is ongeveer 35MJ/m³ bij atmosferische druk en 0°C.
Vaak lees ik berekeningen over hoeveel warmte dit in een woning geeft via de cv ketel en dat is dan  35MJ × ketelrendement. 
Wanneer je de m³ prijs deelt door het aantal MJ weet je hoeveel je per MJ betaalt. Deel dit door 3,6 en je weet  het in kWh. Duidelijk.

Maar, het gas komt niet binnen met 0°C, en ook komt het gas niet door de meter met atmosferische druk maar met een overdruk van 30mBar.

Mist er dan niet iets in de berekening? Of is dit verschil zo weinig dat dit valt te verwaarlozen?



Reacties

Theo de Klerk op 21 oktober 2023 om 13:41
De drukwaarde is relevant voor de hoeveelheid gas in een m3. (dat zou bij opgave in J/kg niet relevant zijn maar gas wordt meestal in volume en niet massa gemeten). De overdruk is niet erg groot - het gas wordt niet erg gecomprimeerd zodat bij eerste benadering ook de waarde voor atmosferisch gas kan worden genomen.
Hetzelfde geldt voor temperatuur: bij warmer gas zet het uit (en als dat niet kan neemt de druk toe) waardoor de massa per m3 iets afneemt en daarmee de stookwaarde.

In onze gasleidingen kan het gas niet uitzetten door warmte en neemt dus de druk toe. Samen met de overdruk is dat een iets hogere druk, iets meer gas per m3 en daarmee een iets grotere stookwaarde. 
30 mBar overdruk op 1 Bar is een factor 30 . 10-3 /1 = 30.10-3 = 0,3 % meer
p ∝ T dus van 273 K naar 290 K (17°C) is een toename van factor 17/273 = 6 %.
Samen een drukverschilfactor van 6,3 %  De gasmassa is hiermee in een m3 met 6,3% toegenomen en de stookwaarde daarmee ook.
Ariane op 21 oktober 2023 om 14:50
Maar als het gas warmer is, dan zit er toch minder energie in een m³ gas?
Moet de stookwaarde dan niet juist afgenomen zijn met 6% - 0,3% = 5,7%?
 
Theo de Klerk op 21 oktober 2023 om 15:08
De stookwaarde is de chemische omzetting (verbranding met zuurstof) waarbij warmte vrijkomt. Dat staat helemaal los van het beetje warmte dat een gas opneemt door opwarming.

Het gas krijgt een grotere druk (en daarmee bij vast volume een grotere dichtheid) en massa/m3 en daarmee meer stookwarmte.
Ariane op 21 oktober 2023 om 15:26
Mijn vraag was hoeveel energie een m³ aardgas bevat, met de temperatuur en druk waarbij het door de gasmeter was, dus waar je werkelijk voor betaalt.
Aardgas heeft een calorische waarde van 35MJ per m³ bij een atmosferische druk en 0°C.
Dan lijkt het mij, dat bij een overdruk van 30mBar en een temperatuur van bijvoorbeeld 7°C het gas een andere energetische waarde heeft dan bij 0°C en atmosferische druk? En ik ben benieuwd wat deze waarde dan is.

Dat is volgens mij ook de reden dat grootverbruikers EVHI's op de meter hebben?



Ariane op 21 oktober 2023 om 15:43
Misschien dat we elkaar niet begrijpen of dat ik het verkeerd benoem.
Maar ik ben benieuwd hoe je dus uitrekent wat hoeveel energie er bij deze druk en temperatuur dus in een m³ zit en hoe je dit berekent. (30mBar en 7°C).
Theo de Klerk op 21 oktober 2023 om 16:12
>Mijn vraag was hoeveel energie een m³ aardgas bevat, met de temperatuur en druk waarbij het door de gasmeter was, dus waar je werkelijk voor betaalt.

Hoeveel energie het bevat hangt af van hoeveel massa in een m3 zit. Bij hogere druk zit er meer massa in en dus meer energie. Als je per m3 betaalt krijg je dus "gratis" meer energie bij hogere druk.
Bij 6% meer druk dus 6% meer gas en daarmee 6% meer energie bij verbranding. Dan krijg je dus de "standaard" verbrandingsenergie x 1,06 .
Ariane op 21 oktober 2023 om 16:38
"Bij 6% meer druk dus 6% meer gas en daarmee 6% meer energie bij verbranding. Dan krijg je dus de "standaard" verbrandingsenergie x 1,06".
Tot zover begrijp ik het.

Stel de druk is 3% hoger.
Maar de temperatuur is ook anders dan de standaard. Namelijk bijvoorbeeld: 280K ipv 273K.
7K/273K = 2,6% 
Klopt het dan dat je de 'standaard' verbrandingswarmte nu een factor: 3% - 2,6% = 0,4% hoger is?
Ariane op 21 oktober 2023 om 16:41
Dus: 35MJ × 1,004 = 35,14MJ.
En ja dat verschil klein, maar ik ben benieuwd of ik de theorie goed heb.
Theo de Klerk op 21 oktober 2023 om 16:43
Nee. Druk 3% hoger. Door verwarming aanvullende drukverhoging 0,4%. Samen 3,4 %.
De vraag is alleen of de 3% overdruk al rekening houdt met een afwijkende temperatuur. In dat geval zal de "eigen" overdruk naar 2,6% zijn teruggebracht zodat met hogere temperatuur toch 3% hogere druk wordt bereikt.  Dat soort dingen weet ik niet - ik werk niet bij de NAM.
Ariane op 21 oktober 2023 om 16:54
Ja maar de temperatuur daalt niet ineens in de gasmeter, deze komt binnen met bijvoorbeeld 280°K en 30mBar, de temperatuur wordt dus niet verhoogd terwijl het gas in een gesloten volume zit, maar het volume wordt gemeten terwijl het gas 280°C is en 30mBar.
Klopt mijn berekening nu wel? 2,6%?
Jan van de Velde op 21 oktober 2023 om 17:06
dag Ariane,

Verbrandingswarmte is een stofeigenschap en dan gaat het er alleen om hoeveel moleculen je laat reageren met zuurstof. 

Jouw sommetjes lijken te gaan over de algemene gaswet, dwz 
  • bij gelijke temperatuur en volume  geeft 2 x zoveel druk 2 x zoveel gasmoleculen,
  • bij gelijke druk en temperatuur geeft 2x zoveel volume 2 x zoveel gasmoleculen,
  • bij gelijke druk en volume geeft een 2 x zo hoge temperatuur (uitgedrukt in K) maar half zoveel gasmoleculen. 
Maar als dit ook te maken heeft met die cv ketel, je kunt niet straffeloos branderdruk gaan verhogen.
Verder wordt schattend gerekend met de temperatuur en druk waarop je gas geleverd werd, en daarmee worden de op de meter afgelezen kubieke meters omgerekend tot zg "normaalkubiekemeters", Nm³ . 

De normaal kubieke meter, aangeduid met Nm3 of m3(n), is de hoeveelheid gas onder standaardcondities. Hieronder wordt verstaan het gasvolume bij een temperatuur van 273,15 K (0ºC) en een absolute druk van 101,325 kPa (1,01325 bar)

 op elke gasrekening vind je zo'n omrekening van de meterkubiekemeters naar normaalkubiekemeters. 

Groet, Jan

Ariane op 21 oktober 2023 om 17:33
Hi jan,
Nee dit zijn 2 afzonderlijke vragen die ik mezelf afvraag. Staat los van de ketel.
De brander druk wordt ook niet verhoogd, deze is 30mbar, net als de druk die door de gasmeter heen gaat.

Maar klopt het wat ik zeg op:
21 oktober 2023 om 16:54?
Jan van de Velde op 21 oktober 2023 om 18:44

Ik heb geen idee wat je daar (21 oktober 2023 om 16:54) zegt, want dat is maar een deel waarin ook naar een eerder deel van deze verwarde discussie wordt verwezen. 

je bedoelt kennelijk niet verbrandingswarmte (dat is een stofeigenschap, te meten onder nauwkeurig bepaalde omstandigheden)  maar de energie die je kunt winnen uit een kuub aardgas bij verschillende temperatuur en druk.

Die hoeveelheid energie is recht evenredig met het aantal gasmoleculen "n" 

Tja, bij hogere druk passen er meer gasmoleculen in een kuub, bij hogere temperatuur minder.
iets dergelijks zei ik al:

Jan van de Velde

Jouw sommetjes lijken te gaan over de algemene gaswet, dwz 
  • bij gelijke temperatuur en volume  geeft 2 x zoveel druk 2 x zoveel gasmoleculen,
  • bij gelijke druk en temperatuur geeft 2x zoveel volume 2 x zoveel gasmoleculen,
  • bij gelijke druk en volume geeft een 2 x zo hoge temperatuur (uitgedrukt in K) maar half zoveel gasmoleculen. 

 druk verhogen verhoogt dus de beschikbare energie per kuub, maar gelijktijdig temperatuur verhogen doet dat effect weer meer of minder teniet. 

Algemene gaswet:

pV = nRt 

verbouwen:



je wil dat weten voor een constante 1 m³ , en R is de gasconstante en dus per definitie constant.
blijft over:



Lees: De ontstane warmte is evenredig met de druk, en omgekeerd evenredig met de temperatuur. 

vullen we dat in voor een paar arbitraire waarden: 

  en dat zijn dan fictieve energie-eenheden. 

zelfde sommetje met jouw veranderde waarden:

Ariane

Stel de druk is 3% hoger.
Maar de temperatuur is ook anders dan de standaard. Namelijk bijvoorbeeld: 280K ipv 273K.

  van diezelfde fictieve energie-eenheden. 


Groet, Jan

Ariane op 21 oktober 2023 om 22:11
Dus zit er een factor: 367,9 ÷ 366,3 = 1,004 meer energie in een m³ gas bij deze temperatuur en druk?

Komt dit dan op hetzelfde neer wat ik hier zei:
"Stel de druk is 3% hoger, maar de temperatuur is ook anders dan de standaard. Namelijk bijvoorbeeld: 280°K ipv 273°K.
280°K - 273°K = 7°K
7°K/273°K = 2,6% 
Klopt het dan dat je de 'standaard' verbrandingswarmte nu: 3% - 2,6% = 0,4% hoger is?"

Of komt dit per toeval op hetzelfde neer?
Theo de Klerk op 21 oktober 2023 om 23:04
>Dus zit er een factor: 367,9 ÷ 366,3 = 1,004 meer energie in een m³ gas bij deze temperatuur en druk?

Precies

> Komt dit dan op hetzelfde neer
Nee.
Q ∝ p/T = 1,03/1,026 ≈ 1
Jan van de Velde op 21 oktober 2023 om 23:14
nee, is geen toeval, maar ik ben héél bang voor misverstanden hier omdat er zó veel tegenwoordig maar half gelezen wordt.  

Ariane

Dus zit er een factor: 367,9 ÷ 366,3 = 1,004 meer energie in een m³ gas bij deze temperatuur en druk?

Er passen bij die temperatuur en druk gewoon 0,4% meer gasmoleculen in een kuub dan bij die andere temperatuur en druk. Je verbrandt stomweg meer gas. Een "kuub" zonder meer is dus een slechte eenheid, vandaar die normaalkuub: wat er gemeten geleverd is, omgerekend naar kubieke meters bij 0oC en 103 125 Pa, en door het nutsbedrijf ook nog eens toepassing van een correctiefactor voor de calorische waarde per normaalkuub. 

Groet, Jan

Ariane op 21 oktober 2023 om 23:19
Maar de druk neemt met 3% toe t.o.v. de atmosferische druk, dus 3% meer moleculen?
En omdat de temperatuur van het gas met 2,6% toe neemt in een niet gesloten ruimte, neemt de dichtheid van het gas toch evenredig met 2,6% af? 
Dan is de energiedichtheid toch 0,4% hoger  dan de standaard waarde bij atmosferische druk en 273°K?
Jan van de Velde op 21 oktober 2023 om 23:23

Ariane

Dan is de energiedichtheid toch 0,4% hoger  dan de standaard waarde bij atmosferische druk en 273°K?

 ja, en daarom betaal je ook 0,4% meer voor zo'n kuub. 

Ariane op 21 oktober 2023 om 23:27
Sorry Jan ik lees je bericht nu pas.
Ik snap dat er dan 0,4% meer moleculen in een m³ gas zit. 
Maar daarmee neemt dus de energie in het gemeten volume van de gasmeter ook met 0,4% toe. Als je de gemeten m³ zou omrekenen naar MJ?
Het gaat me niet om omrekening factoren of wat er dan ook op de energierekening staat, ik ben gewoon benieuwd of ik het goed bereken.
Jan van de Velde op 21 oktober 2023 om 23:55

Ariane

Maar daarmee neemt dus de energie in het gemeten volume van de gasmeter ook met 0,4% toe. Als je de gemeten m³ zou omrekenen naar MJ?

 Ja, je berekent het dus goed. Wat je doet is niks meer of minder dan toepassen van de algemene gaswet zoals ik al diverse keren opmerkte. Maar je wordt niet rijker van deze constatering want je energieleverancier compenseert ervoor. 

In hoog-Nederland (bijv Zuid-Limburg) valt die compensatie altijd uit richting de verbruiker, omdat de gemiddelde luchtdruk daar (ivm hoogte) een paar millibar lager is dan in de rest van Nederland. 

En nee, dat wordt niet per kuub apart gemeten en berekend. Maar daar is dan de statistiek voor uitgevonden. 

Groet, Jan

Ariane op 22 oktober 2023 om 09:59
Ja die discussie met Saskia had ik al helemaal gelezen. Ik had niet het idee dat het nou tot haar doorgedrongen is maar dat ze zichzelf wilde overtuigen van haar eigen gelijk.
En bedankt voor die andere link, daar staat precies de formule in die ik zocht.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft achtentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)